生理学细胞膜

3.转运的物质（相似相溶）
脂溶性（非极性）物质或少数不带电荷的极性小分子。如 O2、CO2、N2 、类固醇激素、乙醇、甘油、尿素、水等。
※ （二）易化扩散(facilitated diffusion)
1.概念:在膜蛋白的帮助（或介导下），非脂溶性的小 分子物质或带电离子顺浓度梯度和（或）电位梯度进 行的跨膜转运。
①同向转运
(symport) ②反向转运 ( antiport) （交换） (exchange)
联合转运分类：
①同向转运(symport) ----同向转运体 （ symporter） Na+ -葡萄糖同向转运，Na+ -K+ -2Cl-同向转运 Na+ -HCO3-同向转运，Na+ -I-同向转运体 ②反向转运 ( antiport) ----反向转运体( antiporter) Na + -Ca 2+交换体(3：1)， Na + -H +交换体(1：1)
转运的物质:各种带电离子
• 通道介导的溶质几乎都是离子，因而通道也称离子通道 （ion channel） • 通道介导的跨膜转运都是被动的。
●被动转运
Passive transport
※
物质顺浓度和 （或）电位梯 度的转运过程。 不消耗能量
●主动转运
Active transport
物质逆浓度梯 度和（或）电 位梯度的转运 过程。消耗能 量
离子通道具有两个重要的基本特征
①离子选择性（ion selectivity）：是指每种通道只对一 种或几种离子有较高的通透能力，而对其他离子的通透性很 小或不通透。 根据通道对离子的选择性，可将通道分为钠通道、钙
通道、非选择性阳离子通道等。
②门控特性：大部分通道蛋白分子内部有一些可移动的 结构或化学集团，在通道内起“闸门”作用。许多因素可引 起闸门运动，导致通道的开放和关闭，这一过程称为门控 （gating）。
概念：细胞直接利用代谢产生的能量将物质逆浓度 梯度和（或）电位梯度跨膜转运。 膜蛋白：载体（实质）------离子泵------ATP酶 种类：很多，如、钠-钾泵、钙泵、质子泵等
（1）钠-钾泵（sodium-potassium pump）又称钠钾依赖式ATP酶（Na+,K+-ATPase），简称钠泵。
入胞:
细胞膜上的受体对物质的“辨认”
发生特异性结合=复合物 复合物向膜表面的“有被小窝”移动 “有被小窝”处的膜凹陷
凹陷膜与细胞膜断离=吞噬泡
吞噬泡与胞内体的膜性结构相融合
※ 总结：细胞膜的跨膜物质转运
转运形式 定义 是否直接通过膜 方向 是否耗能 例子
单纯扩散
易化扩散
是
否（通道、载体）
高→低
高→ 低
当[Na+]i↑ [K+]o↑时， 都可被激活， 1 分 子 AT P 分 解产生能量， 将胞内的3个 Na + 移至胞外 和将胞外的2 个K+移入胞 内 。 直接效应：维持细胞膜两侧Na + 和K+的浓度差， [Na+]o高、 [K+]i高，生电效应。
通道转运与钠-钾泵转运模式图
转运的物质:带电离子Na+、 K+
1.概念:也称简单扩散，物质从质膜的高浓度一侧通过 脂质分子间隙向低浓度一侧进行的跨膜扩散。
[O2]o ＞[O2]i
[CO2]i ＞[CO2]o
2.特点:
①物理现象 ②没有生物学机制的参与 ③无需代谢耗能 ④转运的速率主要取决于浓度差和膜对该物质的通透性， 呈正相关，另外，物质所在溶液的温度愈高、膜有效面积愈 大，转运速率也愈高。
4.维持肌体稳态的重要调节过程是（
神经调节 体液调节 自身调节 前馈调节 反馈调节
E
）
5.神经调节的基本方式是（反射 ）结构基础是 （ 反射弧）。 6.生理功能的调节方式有（ 神经调节 ） （ 体液调节 ）和（ 自身调节 ） 7.生理学研究的三个水平是（器官和系统水平 ） 整体水平 ） （ 细胞和分子水平 ）和（
（2）钙泵（calcium pump）又称Ca 2+ -ATP酶
• 质膜--质膜钙ATP酶（PMCA）(1：1)
• 肌质网和内质网膜--肌质网和内质网钙ATP酶（SERCA）
(1：2)
• 作用：胞质内游离钙浓度保持低水平，细胞对胞质内钙浓
度的增加非常敏感，钙离子进入胞质可触发和激活很多生
理过程，如肌细胞收缩、腺细胞分泌、神经递质释放等。
载体（carrier）：也称转运体（transporter），是 介导多种水溶性小分子物质或离子跨膜转运的一类 膜蛋白。 经载体易化扩散：是指水溶性小分子物质或离子在 载体蛋白介导下顺浓度梯度进行的跨膜转运，属于 载体介导的被动转运。
扩散特点：
①结构选择性：各种载体仅能识别和结合具有特定 化学结构的底物（特殊膜蛋白质本身有结构特异 性） ②饱和现象：由于细胞膜中载体的数量和转运速率 有限，当被转运的底物浓度增加到一定程度时， 底物的扩散速度便达到最大值，不再随底物浓度 的增加而增大，这种现象称为载体转运的饱和现 象（saturation）。 ③竟争性抑制：如果有两种结构相似的物质都能与 同一载体结合，两底物之间将发生竞争性抑制 （competition inhibition）。
(三)细胞膜糖类
多为寡糖和多糖链，以共价键的形式与膜脂质或 蛋白质结合，形成糖脂或糖蛋白。大多数的整合蛋白 都是糖蛋白，近1/10的膜脂质是糖脂。 有些作为抗原决定族=免疫信息(血型)；
二、跨细胞膜的物质转运
• 细胞膜的作用：
屏障
跨膜转运：
1.单纯扩散 2.易化扩散 3.主动转运 4.膜泡运输
※ （一）单纯扩散(Simple diffusion)
•
入胞:指细胞外的大分子物质或团块等被细胞膜 包裹后以囊泡的形式进入细胞的过程。如：巨噬细 胞的吞噬作用等 吞噬=转运物质为固体;吞饮=转运物质为液体。
出胞：
粗面内质网合成蛋白性分泌物 高尔基复合体
膜性结构包被=分泌囊泡
囊泡向质膜内侧移动 囊泡膜与质膜的某点接触并融合 融合处出现裂口 分泌物排出 囊泡的膜成为细胞膜的组成部分
复习上节课内容
1.概念：生理学，内环境，稳态，负反馈。 2.肌体中细胞生活的内环境是指（ A ） A. 细胞外液 B. 细胞内液 C. 组织间液 D. 脑脊液 E. 血浆
3.下列生理过程中属于负反馈调节的是（ D ）
A. B. C. D. E.
A. B. C. DLeabharlann Baidu E.
排尿反射 排便反射 血液凝固 减压反射 分娩
静息—关闭，刺激—开放
根据闸门对不同刺激的敏感性（门控特 性）离子通道分为：
① 化学门控通道—受膜内外化学物质调控（Ach） 配体门控通道（骨骼肌终板膜中的N2型乙酰胆碱受体）
② 电压门控通道—受膜电位调控
③ 机械门控通道—受机械刺激调控 （动脉血管平滑肌细胞膜中的机械门控钙通道等） ④ 非门控通道—持续开放（少数） （神经纤维膜中的钾漏通道等）
第二章 细胞的基本功能
CELL PHYSIOLOGY
第一节 细胞膜的物质转运功能
第二节 细胞的信号转导
第三节 细胞的电活动 第四节 肌细胞的收缩
第一节 细胞膜的物质转运功能
The Organization And Transport Function Of Cell Membrane
一、细胞膜的分子结构
细胞膜也称质膜，和细胞器的膜结构及其化学组 成是基本相同的，主要由脂质和蛋白质组成，还有少 量糖类。
细胞膜的结构：
液态镶嵌模型（fluid mosaic model）学说：
液态脂质双层构成膜的基架，不同结构和功能的蛋白质镶嵌于其 中，糖类分子与脂质、蛋白质结合后附在膜的表面。
糖蛋白
细胞外
糖脂
表面蛋白
2.分类:
经通道易化扩散 经载体易化扩散
[CO2]i ＞[CO2]o
1.经通道易化扩散（ facilitated diffusion via channel ）
概念：各种带电离子在通道（channel）蛋白的介导下，顺浓度 [Na+]o ＞[Na+]i 梯度和（或）电位梯度的跨膜转运。
[K+]i ＞[K+]o
2. 继发性主动转运（secondary active transport） 概念：间接利用ATP能量的主动转运过程。 ※
即逆浓度梯度或逆电位梯度的转运时，能量非直接来自ATP 的分解，是来自膜两侧[Na+]差，而[Na+]差是Na+-K+泵分解ATP释 放的能量建立的。 转运的物质：葡萄糖(GL)、氨基酸(AA)等小分子亲水物质 联合转运分类：
生理意义：
• 钠泵活动造成的细胞内高钾为胞质内许多代谢反 应所必需。核糖体—蛋白质 • 维持胞内渗透压和细胞容积 • 建立钠的跨膜浓度梯度，为继发性主动转运的物 质提供势能储备 • 是细胞发生电活动的基础 • 钠泵是生电性的，可直接影响膜电位，使膜内电 位的负值增大 • 钠泵活动建立的钠离子跨膜浓度梯度可为继发性 主动转运提供势能储备。
通道状态的变化：三种 ① 激活态 （开）：离子扩散 ② 失活态 （关）：刺激不能开放 ③ 静息态 （关）：刺激能开放
通道 Na+ Ca2+
阻断剂 河豚毒 (TTX） Mn2+、维拉帕米
K+
四乙基铵
2.经载体易化扩散（ facilitated diffusion via carrier ）
转运的物质：葡萄糖(GL)、氨基酸(AA)等小分子亲水物质
否
否
O2、CO2
葡萄糖(GL)、 氨基酸(AA）
Na+、 K+
主动转运 否 （泵、转运体） 低 →高 是 Na+、 K+
葡萄糖(GL)、 氨基酸(AA）
出胞、入胞
否（吞噬泡、分泌囊泡）
是 巨噬细胞吞噬、
内分泌细胞分泌
复习思考题
1.Na+-K+泵的生理意义？ 2.在一般生理情况下,每分解一分子ATP,钠泵运转可 使( D ) A.2个钠离子移出膜外 B.2个钾离子移入膜内 C.2个钠离子移出膜外,同时有2个钾离子移入膜内 D.3个钠离子移出膜外,同时有2个钾离子移入膜内 E.2个钠离子移出膜外,同时有3个钾离子移入膜内
（交换）(exchange)----交换体(exchanger)
绝大多数情况下，溶质跨质膜转运的动力来自钠泵活动 所建立的钠离子的跨膜浓度梯度，而溶质跨细胞器膜转运 的动力则来自质子泵活动所建立的氢离子的跨膜浓度梯度。
（四）膜泡运输（vesicular transport）
大分子和颗粒物质进出细胞 ,并不直接穿越细胞 膜，而是由膜包围形成囊泡，通过膜包裹、膜融合 和膜离断等一系列过程完成转运，故称膜泡运输。 出胞:胞质内的大分子物质以分泌囊泡的形式排 出细胞的过程。有持续性出胞和调节性出胞。 主要见于细胞的分泌过程：如激素、神经递质、 消化液的分泌。
疏水端
（脂肪酸长烃
链）
亲水端
细胞内
（磷酸+碱基）
整合蛋白
液态镶嵌模型
(一)细胞膜的脂质
以液态的脂质双分子层为基架，具有稳定性和流动性。
(二)细胞膜的蛋白
细胞膜的功能主要是通过膜蛋白来实现的。根据膜蛋白 在膜中的存在形式，可分为表面蛋白，约占20-30﹪ （peripheral protein）和整合蛋白（integral protein） ，约占 70-80﹪两类。 一般说来，与物质跨膜转运功能和受体功能有关的蛋白都 属于整合蛋白，如载体、通道、离子泵、G蛋白耦联受体等。
3、细胞膜的脂质双分子层是( A ) A.细胞内容物和细胞环境间的屏障 B.细胞接受外界和其他细胞影响的门户 C.离子进出细胞的通道 D.受体的主要成分 E.抗原物质
4、葡萄糖进入红细胞膜是属于( C ) A.单纯扩散 B.主动转运 C.易化扩散 D.入胞作用 E.吞饮
第三节 细胞的电活动
细胞生物电（bioelectricity）：细胞在进行生命活 动时都伴有电现象。 产生机制：跨膜离子流动 表现形式：跨膜电位（transmembrane potential） 简称膜电位（ membrane potential）。 生物电现象是普遍存在的，临床上广泛应用的心电 图、脑电图、肌电图及视网膜电图等就是在器官水平上 记录到的生物电，它们是在细胞生物电活动基础上发生 总和的结果。
※ （三）主动转运(Active transport)
概念:某些物质在膜蛋白的帮助下，由细胞代谢供能 而进行的逆浓度梯度和（或）电位梯度跨膜转运。 膜蛋白：载体（本质）
分类：根据膜蛋白是否直接消耗能量 1）原发性主动转运 2）继发性主动转运
1. 原发性主动转运（primary active transport）